[發明專利]一種考慮快關汽門動作的核電機組控制方法及系統

在審

• 申請號: 202111257212.4
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN113985775A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 張清良;孫輝;翟長春;張興振;張嘉林;秦博宇;王鵬飛
• 申請（專利權）人: 中廣核工程有限公司;西安交通大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 白文佳

一種考慮快關汽門動作的核電機組控制方法及系統，根據發電機端電壓與勵磁電流，通過勵磁系統控制同步發電機的電壓，根據同步發電機的轉速通過含有快關汽門的調速系統控制同步發電機的輸入機械功率。本發明中考慮了實際核電站配備的快關汽門，由轉速偏差信號承擔對快關汽門系統的控制，正常情況下不需運行人員干預，是最少損傷主要設備、保證機組工作中完好性的措施，而且在持續快關長時間限制機組功率的必要性消除后，使快速增負荷成為可能。

技術領域

本發明屬于核電站技術領域，具體涉及一種考慮快關汽門動作的核電機組控制方法及系統。

背景技術

由于核電機組通常帶基荷運行，具有單機容量大的特點，一旦發生甩負荷轉孤島運行這種極端工況，機組安全穩定將面臨挑戰。轉孤島運行特性是衡量核電機組安全穩定運行能力的重要維度，因而孤島運行試驗是核電廠調試階段必不可少的試驗項目，較為常見的試驗工況為機組從100％額定功率甩負荷至帶廠用電運行。

快關汽門是在極端工況下快速關閉汽輪機的調節汽門，降低汽輪機出力，以增加故障切除后機組的制動能量，從而保證機組安全的有效措施。根據電力系統的要求和機組的適應能力，快關汽門分為瞬時快關和持續快關。其中，瞬時快關系統穩定控制裝置根據故障程度向電液轉換器發出脈沖信號，同時閉鎖機組有關正常熱工調節控制。在信號發出后立即將機組功率降到最低點，隨后經過一段時間后直接恢復至初始功率，機組所受功率沖擊較大。而持續快關控制汽門是指重新開至調整后的開度，使機組機械功率降到一個新的水平，機組所受功率沖擊較小。

現有對核電機組的仿真建模中，通常忽略了快關汽門的動作，僅用考慮固定汽門的調速器來簡化模擬實際調速器調節汽輪機轉速。這就使得核電站轉孤島或其他嚴重故障的仿真不能準確模擬出核電機組的實際運行特性。現有對核電機組的仿真建模中，主要考慮勵磁系統主環控制，忽略了勵磁輔助控制環節的影響。而現場運行經驗表明，勵磁輔助控制環節在防止核電機組運行超出其自身容量曲線，降低發電機保護誤動作風險方面有重要作用。現有對核電機組的仿真建模中，一、二回路熱力系統與以汽輪機發電機組為主的電力系統完全解耦，未考慮其在暫態過程中的耦合特性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種考慮快關汽門動作的核電機組控制方法及系統，以更加真實的反映實際核電廠轉孤島時機組的調速特性。

為達到實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種考慮快關汽門動作的核電機組控制方法，根據發電機端電壓與勵磁電流，通過勵磁系統控制同步發電機的電壓，根據同步發電機的轉速通過含有快關汽門的調速系統控制同步發電機的輸入機械功率。

進一步的，勵磁系統包括汽輪發電機組的AVR系統與勵磁機；

核電機組正常運行時，AVR系統的輸入信號所走通路用兩個超前滯后環節與模擬勵磁調節器主環；其中，T_b11為正常電壓調節器第一滯后時間常數，T_b21為正常電壓調節器第二滯后時間常數，T_c11為正常電壓調節器第一超前時間常數，T_c21為正常電壓調節器第二超前時間常數；

AVR系統的輸出信號通過放大環節KR與限幅V_Amax～V_Amin輸入到勵磁機中；其中，KR為調節器增益，V_Amax為調節器最大輸出，V_Amin為調節器最小輸出。

進一步的，根據發電機端電壓與勵磁電流，通過勵磁系統控制同步發電機的電壓的具體過程為：

采用交流勵磁機供給發電機勵磁時，AVR系統的輸出經整流器后作為交流勵磁機的輸入；其中，整流器為三相橋式可控電路，AVR系統的輸出通過慣性環節慣性環節的輸出通過限幅環節VRmax～VRmin，得到測量信號；其中，VRmax為電壓調節器最大輸出電壓，VRmin為電壓調節器最小輸出電壓；其中，Ts為三相整流橋時間常數；